DE19632855A1 - Steuerungssystem für Fahrzeugantriebseinheit - Google Patents
Steuerungssystem für FahrzeugantriebseinheitInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem
für eine Fahrzeugantriebseinheit und insbesondere ein Steue
rungssystem für eine Fahrzeugantriebseinheit mit einem Fahr
zeugmotor und einem Elektromotor-Generator oder Motor-
Generator.
In der US-A-5285111 wird eine Fahrzeugantriebseinheit mit
einem zwischen einem Fahrzeugmotor und einem Geschwindigkeits- oder
Gangwechselmechanismus angeordneten Lastschaltgetriebe
und einem mit dem Lastschaltgetriebe verbundenen Motor-
Generator beschrieben. Wenn das Fahrzeug durch die An
triebseinheit gestartet werden soll, wird das Last
schaltgetriebe auf einen Lastverteilungszustand eingestellt
und veranlaßt, daß der Motor-Generator ein Reaktionsdrehmoment
bezüglich des Ausgangsdrehmoments des Fahrzeugmotors aus gibt
und als Generator wirkt, so daß die Drehzahl der Ausgangswelle
allmählich erhöht wird, um das Fahrzeug zu starten.
Beim vorstehend beschriebenen herkömmlichen System muß
der Motor-Generator eine dem Reaktionsdrehmoment des Fahr
zeugmotors und der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Dreh
zahl ausgeben. Bei einem Schnellstart, wenn das Fahr- oder Be
schleunigungspedal beispielsweise von einem Stoppzustand aus
gehend vollständig gedrückt bzw. betätigt wird, nimmt das Aus
gangsdrehmoment des Fahrzeugmotors so stark zu, daß der Motor-
Generator das Reaktionsdrehmoment möglicherweise nicht ausge
ben kann. In diesem Fall kann das Ausgangsdrehmoment des Fahr
zeugmotors durch den Motor-Generator nicht aufgenommen werden,
so daß der Fahrzeugmotor durchdrehen kann.
Um dies zu verhindern, kann der Motor-Generator vergrö
ßert werden oder kann eine Drosselklappensteuerung (z. B. ein
Hilfsdrosselklappenmechanismus) zum Steuern des Drosselklap
penöffnungsgrades des Fahrzeugmotors vorgesehen sein. In bei
den Fällen nimmt die Größe der Antriebseinheit jedoch zu und
wird der Aufbau der Antriebseinheit kompliziert, wodurch die
Kosten erhöht werden.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Steuerungssystem für eine Fahrzeugantriebseinheit mit einem
Motor, einem Motor-Generator und einem Planetengetriebe be
reitzustellen, wobei die zurücklegbare Fahrtstrecke vergrößert
und der Aufbau der Antriebseinheit reduziert und vereinfacht
werden kann, so daß die Kosten reduziert werden, indem ein
wirtschaftlicher Fahrzeugmotorbetrieb erreicht wird. Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen be
schrieben; es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm zum Darstellen des Gesamtaufbaus ei
ner in Verbindung mit einer Ausführungsform eines erfin
dungsgemäßen Steuerungssystems verwendeten Fahrzeugan
triebseinheit;
Fig. 2 ein Diagramm zum Darstellen des Aufbaus einer er
sten Kraftübertragung der Fahrzeugantriebseinheit;
Fig. 3 ein Diagramm zum Darstellen des Aufbaus einer
zweiten Kraftübertragung der Fahrzeugantriebseinheit;
Fig. 4 einen Last- oder Leistungsverteilungsabschnitt
(oder ein Planetengetriebe) der Fahrzeugantriebseinheit und
ein Geschwindigkeitsdiagramm dafür;
Fig. 5 ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum
Steuern der Fahrzeugantriebseinheit;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm (eines Hauptprogramms) einer
bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgese
henen Fahrzeugsteuerung;
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm (eines Unterprogramms) einer
bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgese
henen Fahrtsteuerung;
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm (einer Unterroutine) einer bei
der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehenen,
gemäß einem Schaltschema ausgeführten Steuerung;
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm einer bei der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Steuerung zum Ein
stellen der Fahrzeugmotorleistung;
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm (Teil 1) eines Unterprogramms
(zur Rechensteuerung) für einen bei der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung vorgesehenen Leistungs- oder Lastver
teilungsbetrieb;
Fig. 11 ein Ablaufdiagramm (Teil 2) eines Unterprogramms
(zur Rechensteuerung) für einen bei der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung vorgesehenen Leistungs- oder Lastver
teilungsbetrieb;
Fig. 12 ein Ablaufdiagramm für eine bei der Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehene Steuerung
(Korrektursteuerung) zum Vornehmen von Korrekturen gemäß einer
Batterierestkapazität (SOC); und
Fig. 13 ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels eines
bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor
gesehenen Fahrbetriebsschemas.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Gesamtauf
baus einer bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßem
Steuerungssystems verwendeten Fahrzeugantriebseinheit; Fig. 2
zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Aufbaus einer ersten
Kraftübertragung der Fahrzeugantriebseinheit; und Fig. 3 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen des Aufbaus einer zweiten
Kraftübertragung der Fahrzeugantriebseinheit; Fig. 4 zeigt ei
nen Leistungs- oder Lastverteilungsabschnitt (oder ein Plane
tengetriebe) der Fahrzeugantriebseinheit und ein Geschwindig
keitsdiagramm dafür; und Fig. 5 zeigt ein Diagramm zum Dar
stellen eines Verfahrens zum Steuern der Fahrzeugantriebsein
heit.
In diesen Figuren bezeichnen das Bezugszeichen 1 einen
Fahrzeugmotor (E/G) und das Bezugszeichen 2 ein Lastschalt
getriebe (P). Dieses Lastschaltgetriebe (bzw. dieser Last
verteilungsmechanismus) 2 weist auf: ein aus mindestens drei
Rotationselementen bestehendes Planetengetriebe und eine Be
tätigungseinrichtung zum selektiven Verbinden bzw. Lösen der
Rotationselemente, wie beispielsweise einer Eingangskupplung
(Ci) 24 und einer direkten Kupplung (Cd) 25, was später aus
führlich beschrieben wird. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein
mit dem Lastschaltgetriebe 2 verbindbares Automatik-Getriebe
(T/M) und das Bezugszeichen 5 einen Motor-Generator (M/G), der
als Elektromotor oder Motor und als Generator wirkt und mit
dem Lastschaltgetriebe 2 verbunden ist. Das Bezugszeichen 6
bezeichnet einen Wechselrichter, der mit dem Motor-Generator 5
verbunden wird, Bezugszeichen 7 eine Batterie, die mit dem
Wechselrichter 6 verbunden wird, Bezugszeichen 8 eine elek
tronische Fahrzeugmotorsteuerung (E/G·ECU) zum Steuern des
Fahrzeugmotors 1, Bezugszeichen 10 eine elektronische Steue
rung für den Motor-Generator bzw. das Getriebe, Bezugszeichen
11 einen Fahrzeugmotordrehzahlsensor, Bezugszeichen 12 einen
Beschleunigungssensor, Bezugszeichen 13 einen Bremsensensor,
Bezugszeichen 14 einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, Bezugs
zeichen 15 einen Motor-Generator-Drehzahlsensor, Bezugszeichen
16 einen Schaltpositionssensor, Bezugszeichen 17 eine Batte
rierestkapazitäterfassungseinrichtung, Bezugszeichen 18 einen
Batterietemperatursensor und Bezugszeichen 19 Räder.
Das Automatik-Getriebe (T/M) ist ein Viergang-Automatik-
Getriebe mit einer Kupplung C0, einer Kupplung C1, einer Kupp
lung C2, einer Einwegkupplung F0, einer Einwegkupplung F1, ei
ner Einwegkupplung F2, einer Bremse B0, einer Bremse B1, einer
Bremse B2, einer Bremse B3 und Planeten- oder Umlaufgetrieben
PG1 bis PG3 oder einer Bremse Br.
Daher weist die bei der vorliegenden Erfindung vorgese
hene Fahrzeugantriebseinheit auf: den Fahrzeugmotor 1, das mit
der Ausgangswelle 3 des Fahrzeugmotors 1 verbundene und als
Lastverteilungsmechanismus zum Verteilen der Antriebsleistung
wirkende Lastschaltgetriebe 2, den mit dem Lastschaltgetriebe
2 verbundenen Motor-Generator 5, die Batterie 7 zum Speichern
der durch den Motor-Generator 5 erzeugten elektrischen Energie
über den Wechselrichter 6 und zum Zuführen von elektrischer
Energie für den Antrieb; die Batterierestkapazitäterfassungs
einrichtung 17 zum Erfassen der Restkapazität der Batterie und
eine Steuerungseinrichtung zum Steuern des Fahrzeugmotors 1,
des Motor-Generators 5 und des Lastschaltgetriebes 2 gemäß ei
nem Ausgangssignal der Batterierestkapazitäterfassungseinrich
tung 17. Durch das Planetengetriebe wird ein erstes Rotati
onselement (oder Hohl- bzw. Tellerrad) 21 mit der Ausgangs
welle 3 des Fahrzeugmotors 1, ein zweites Rotationselement
(oder Sonnenrad) 22, das als Reaktionselement bezüglich des
ersten Rotationselements wirkt, mit dem Motor-Generator 5 und
ein drittes Rotationselement (bzw. ein Trägerelement) 23, das
mehrere Ritzel 27 trägt, mit einem Ausgangselement 26 zum
Übertragen der Antriebsleistung auf die Räder 19 verbunden.
Das Bezugszeichen 24 bezeichnet die Eingangskupplung Ci und
das Bezugszeichen 25 die direkte Kupplung Cd.
Die in Fig. 2 dargestellte erste Kraftübertragung der
Fahrzeugantriebseinheit weist das Lastschaltgetriebe 2, das
aus den Planetengetrieben und der Eingangskupplung (Ci) 24 und
der Ausgangskupplung (Cd) 25 gebildet wird, und das bekannte
herkömmliche Viergang-Automatik-Getriebe auf, dessen Geschwin
digkeits- oder Gangwechselfunktionen nicht beschrieben werden,
weil diese ähnlich ausgeführt werden wie bei einem herkömmli
chen Getriebe.
Der Aufbau der in Fig. 3 dargestellten zweiten Kraftüber
tragung ist derart, daß das Rückwärts-Reibungseingriffelement
des herkömmlichen Viergang-Automatik-Getriebes eliminiert ist
und ein Rückwärts-Reibungseingriffelement (oder eine Rück
wärtsbremse Br) im Lastschaltgetriebe 2 angeordnet ist. Da
durch wird der Rückwärtszustand durch Lösen der Eingangskupp
lung (Ci) 24 und durch Einrücken bzw. Betätigen der Rückwärts
bremse Br eingestellt, um den Motor-Generator 5 in Rückwärts
richtung anzutreiben, während das Automatik-Getriebe auf den
Vorwärtszustand eingestellt bleibt. Die Geschwindigkeits- oder
Gangwechselfunktionen für die Vorwärtsfahrt sind denjenigen
der herkömmlichen Kraftübertragung ähnlich, so daß diese
nicht näher beschrieben werden.
Erfindungsgemäß wird bei der Arbeitspunktsteuerung des
Fahrzeugmotors durch den Motor-Generator 5 durch die Motor-
Generator-Steuerungseinrichtung 10 veranlaßt, daß der Motor-
Generator 5, wenn der dem Soll-Ausgangswert des Fahrzeugmotors
1 entsprechende Ausgangswert des Motor-Generators 5 innerhalb
eines Ausgabebereichs des Motor-Generators 5 liegt, ein dem
Ausgangsdrehmoment des Fahrzeugmotors 1 entsprechendes Reakti
onsdrehmoment ausgibt und der Soll-Ausgangswert des Fahrzeug
motors 1 geändert wird, wenn der dem Soll-Ausgangswert des
Fahrzeugmotors 1 entsprechende Ausgangswert des Motor-
Generators 5 außerhalb des Ausgabebereichs des Motor-
Generators 5 liegt, so daß der dem Soll-Ausgangswert entspre
chende Ausgangswert des Motor-Generators 5 innerhalb des Aus
gabebereichs des Motor-Generators 5 fallen kann, um die Lei
stung des Motor-Generators gemäß dem geänderten Soll-
Ausgangswert zu ändern.
Fig. 4(b) zeigt ein Geschwindigkeitsdiagramm für ein kon
stantes Ausgangsdrehmoment TE des Fahrzeugmotors und zeigt den
Ausgabebereich des Motor-Generators 5. In Fig. 4(b) liegt der
Ausgangswert des Motor-Generators für den durch eine Linie a
gekennzeichneten Fahrzeugmotor-Ausgangswert innerhalb des Aus
gabebereichs, für den durch eine Linie b gekennzeichneten
Fahrzeugmotor-Ausgangswert jedoch außerhalb des Ausgabebe
reichs. Hier liegt der Ausgabebereich des Motor-Generators
zwischen der maximalen Leistung +PMMAX im Motorbetriebszustand
und der maximalen Leistung -PMMAX im Generatorbetriebszustand.
Wenn das Planetengetriebe, wie in Fig. 4(a) dargestellt,
auf den Lastverteilungszustand eingestellt ist, wird die Lei
stung des Fahrzeugmotors in einen Anteil geteilt, der durch
den Motor-Generator aufgenommen wird, und in einen Anteil, der
durch den Fahrwiderstand des Fahrzeugs verbraucht wird.
Fig. 5 zeigt die Ausgangsarbeitskurve des Fahrzeugmotors
und die Summe aus der maximalen Leistung des Motor-Generators
und der gemäß dem Fahrwiderstand verbrauchten Leistung. Gemäß
dieser Darstellung können der Soll-Ausgangswert des Fahrzeug
motors und der Ausgabebereich des Motor-Generators ohne Trans
formation in den dem Soll-Ausgangswert des Fahrzeugmotors ent
sprechenden Ausgangswert des Motor-Generators direkt miteinan
der verglichen werden.
In Fig. 5 bezeichnen: das Bezugszeichen A die beste
Fahrtstreckenkurve des Fahrzeugmotors, Bezugszeichen B eine
Kurve zum Darstellen der Summe aus dem maximalen Ausgangswert
des Motor-Generators und der durch den Fahrwiderstand ver
brauchten Leistung; Bezugszeichen C eine Arbeitskurve des
Fahrzeugmotors, wenn das Beschleunigungspedal vollständig ge
drückt bzw. betätigt ist; Bezugszeichen D eine Arbeits- oder
Betriebskurve eines Drosselklappenöffnungsgrades Acc₁
(außerhalb des Ausgabebereichs); Bezugszeichen E eine Arbeits- oder
Betriebskurve eines Drosselklappenöffnungsgrades Acc₀
(innerhalb des Ausgabebereichs); Bezugszeichen F eine Änderung
des Soll-Ausgangswerts des Fahrzeugmotors; Bezugszeichen G ei
ne Ist-Änderung der Fahrzeugmotorleistung; und Bezugszeichen H
eine Änderung des Drosselklappenöffnungsgrades von Acc₀ auf
Acc₁.
Für den Drosselklappenöffnungsgrad Acc₀ liegt der Fahr
zeugmotor-Soll-Ausgangswert P₁ innerhalb des Bereichs der Kurve
B, so daß der Fahrzeugmotor auf der besten Fahrtstreckenkurve
A betrieben werden kann. Für den Drosselklappenöffnungsgrad
Acc₁ überschreitet der Fahrzeugmotor-Soll-Ausgangswert P₂, der
auf der besten Fahrtstreckenkurve liegt, jedoch den Bereich
der Kurve B. Daher wird der Fahrzeugmotor-Soll-Ausgangswert
von P₂ auf P₃ geändert, so daß er im Bereich der Kurve B liegen
kann, während er auf der Kurve D des gleichen Drosselklappen
öffnungsgrades liegt, und der Ausgangswert des Motor-
Generators wird so geändert, daß der Fahrzeugmotor beim Soll-
Ausgangswert P₃ betrieben werden kann.
Daher bewegt sich der Fahrzeugmotorzustand auf einer Kur
ve G, überschreitet jedoch nicht den Bereich der Kurve B, wenn
der Drosselklappenöffnungsgrad von Acc₀ auf Acc₁ geändert wird.
Andererseits stellt Kurve B die Summe aus dem maximalen Aus
gangswert des Motor-Generators und der Leistung dar, die dem
Fahrwiderstand zugeordnet ist, der durch die Summe aus einem
Geschwindigkeitswiderstand (oder Luftströmungswiderstand), ei
nem Rollwiderstand, einem Beschleunigungswiderstand und einem
Bergauffahrtwiderstand dargestellt wird. Beim Start bei einer
Fahrzeuggeschwindigkeit von Null beträgt der Fahrwiderstand
Null, so daß die Kurve B den dem Motor-Generator zugeordneten
maximalen Ausgangswert annimmt, und der Bereich der Kurve B
wird mit zunehmendem Fahrwiderstand aufgrund der Fahrzeugge
schwindigkeit, der Beschleunigung, der Bergauffahrt und ande
rer Zustände, vergrößert.
Gemäß diesem Aufbau kann der Fahrzeugmotor 1 entsprechend
der Drosselklappenöffnung auf der besten Fahrtstreckenkurve A
betrieben werden. Wenn der Planetengetriebeabschnitt auf den
Leistungs- oder Lastverteilungszustand eingestellt ist, kann
andererseits veranlaßt werden, daß der Motor-Generator 5 elek
trische Energie erzeugt, so daß die kinetische Energie des
zweiten Rotationselements 22 des Planetengetriebes als elek
trische Energie gespeichert und wirksam zum Antreiben von Zu
satzgeräten und zum Unterstützen des Fahrzeugmotors 1 verwen
det werden kann. Wenn der dem Soll-Ausgangswert des Fahrzeug
motors 1 entsprechende Ausgangswert des Motor-Generators 5 den
Ausgabebereich des Motor-Generators 5 überschreitet, wird der
Soll-Ausgangswert des Fahrzeugmotors 1 so geändert, daß der
dem Soll-Ausgangswert entsprechende Ausgangswert des Motor-
Generators 5 innerhalb des Ausgabebereichs liegt, und der Aus
gangswert des Motor-Generators 5 wird so geändert, daß der
Fahrzeugmotor 1 bei dem geänderten Soll-Ausgangswert betrieben
werden kann. Dadurch muß dem Motor-Generator lediglich die er
forderliche minimale Energie bzw. Kapazität zugeführt werden.
Andererseits wird der Ausgangswert des Fahrzeugmotors 1 durch
die geänderte Leistung des Motor-Generators 5 geändert, so daß
kein Drosselklappensteuerungsmechanismus, wie beispielsweise
ein Hilfs-Drosselklappenmechanismus, hinzugefügt werden muß.
Hinsichtlich der Änderung des Sollwertes des Fahrzeugmo
tors ändert die Motor-Generator-Steuerungseinrichtung 10 den
Soll-Ausgangswert des Fahrzeugmotors 1, wenn der dem Soll-
Ausgangswert des Fahrzeugmotors 1 entsprechende Ausgangswert
des Motor-Generators 5 den Ausgabebereich des Motor-Generators 5
überschreitet, so daß der dem Soll-Ausgangswert entsprechen
de Ausgangswert des Motor-Generators 5 auf der maximalen Aus
gabekurve des Motor-Generators 5 liegen kann, und die Leistung
des Motor-Generators 5 gemäß dem geänderten Soll-Ausgangswert.
Hinsichtlich der Schaltpunktsteuerung sind ferner vorge
sehen: das mit dem Ausgangselement 26 verbundene Automatik-
Getriebe zum Einstellen mehrere Gangstufen und eine Schalt
steuerungseinrichtung zum Schalten des Automatik-Getriebes 4
derart, daß die Leistung des Motor-Generators 5 bei einer
Gangstufe eingestellt werden kann, die niedriger ist als die
aktuelle Gangstufe.
Wenn das Automatik-Getriebe 4 hochgeschaltet wird, sinkt
die Eingangsdrehzahl des Automatik-Getriebes 4 ab, so daß die
Drehzahl des Motor-Generators 5 ebenfalls abnimmt. Bei einem
Schaltvorgang zum Herunterschalten nimmt die Eingangsdrehzahl
dagegen zu, so daß die Drehzahl des Motor-Generators 5 eben
falls zunimmt. D.h., für ein konstantes Ausgangsdrehmoment des
Motor-Generators 5 kann die Leistung des Motor-Generators 5
durch Schalten des Automatik-Getriebes 4 geändert werden. Er
findungsgemäß wird daher der Gang durch die Schaltsteuerungs
einrichtung so geändert, daß die Leistung des Motor-Generators
5 abnehmen kann. Dadurch kann der durch den Wirkungsgrad des
Motor-Generators 5 verursachte Energieverlust reduziert und die
zurücklegbare Fahrtstrecke erhöht werden.
Hinsichtlich der Schaltpunktsteuerung durch eine
Schalttabelle sind ferner der Beschleunigungssensor 12 zum Er
fassen des Drosselklappenöffnungsgrades und der Fahrzeugge
schwindigkeitssensor 14 zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindig
keit vorgesehen, und die Schaltsteuerungseinrichtung 10 weist
die Schalttabelle zum Einstellen der Schaltpunkte der mehreren
Gangstufen gemäß dem Drosselklappenöffnungsgrad und der Fahr
zeuggeschwindigkeit auf, die vom Beschleunigungssensor 12 bzw.
vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14 ausgegeben werden.
Bezüglich der auf Berechnungen basierenden Schaltpunkt
steuerung weist die Schaltsteuerungseinrichtung 10 auf: eine
Recheneinrichtung zum Bestimmen der individuellen Leistungs
werte des Motor-Generators 5 bei den mehreren Gangstufen durch
Berechnungen und eine Auswahleinrichtung zum Auswählen der
Gangstufe, bei der als Ergebnis der durch die Recheneinrich
tung ausgeführten Berechnungen die minimale Leistung des Mo
tor-Generators 5 erhalten wird.
Bezüglich eines angeforderten Beschleunigungsschaltvor
gangs ist ferner der Beschleunigungssensor zum Erfassen des
Drosselklappenöffnungsgrades vorgesehen und weist die Schalt
steuerungseinrichtung 10 eine Einrichtung zum Ausführen eines
angeforderten Schaltvorgangs au, durch die der Gang gemäß dem
Grad der Änderung der Drosselklappenöffnung geändert wird,
wenn gemäß dem Ausgangssignal vom Beschleunigungssensor 12
festgestellt wird, daß der Grad der Änderung der Drosselklap
penöffnung einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Bezüglich der Schaltkorrektur gemäß der Batterierestkapa
zität SOC ist ferner die Batterierestkapazitäterfassungsein
richtung 17 zum Erfassen der Restkapazität der Batterie 7 vor
gesehen und weist die Schaltsteuerungseinrichtung 10 eine
Schaltkorrektureinrichtung zum Ausführen eines Schaltvorgangs
in Antwort auf ein Ausgangssignal von der Batterierestkapazi
täterfassungseinrichtung 17 auf, so daß die Batterierestkapa
zität in einem geeigneten Bereich gehalten werden kann.
Darüber hinaus weist die bei der vorliegenden Erfindung
vorgesehene Antriebseinheit als Einrichtung zum Erzeugen der
Antriebsleistung den Fahrzeugmotor 1 auf, der durch Zuführen
und durch Verbrauch von Kraftstoff betrieben wird, und den Mo
tor-Generator 5, der durch Zuführen und Verbrauch elektrischer
Energie der Batterie 7 betrieben wird. Dadurch kann der Motor
in hohem Maße genutzt werden, während der Betrieb des Fahr
zeugmotors 1 vermindert oder unterdrückt wird, wodurch die zu
rücklegbare Fahrtstrecke erhöht werden kann, und kann der An
trieb durch den Fahrzeugmotor 1 genutzt werden, um den Ladezu
stand bzw. die Kapazität der Batterie 7 zu erhöhen. Hinsicht
lich der gesamten Antriebseinheit führt eine vermehrte Verwen
dung einer dieser Antriebseinrichtungen zu einem unnötigen
Energieverbrauch (d. h. Kraftstoff oder elektrische Energie).
D.h., die zurücklegbare Fahrtstrecke wird durch intensive Ver
wendung des Motors erhöht (bzw. der Kraftstoffverbrauch ver
mindert), wobei jedoch übermäßig elektrische Energie ver
braucht wird, so daß unter Bezug auf die gesamte Einheit die
zurücklegbare Fahrtstrecke vermindert (oder der Energiever
brauch verschlechtert bzw. erhöht) wird.
Daher werden der Energieerzeugungs- und der Antriebszu
stand des Motor-Generators 5 ausgeglichen (um die Verteilung
zwischen dem Antriebszustand und dem Generatorzustand aus zu
gleichen und den Ladungszustand der Batterie 7 im wesentlichen
konstant zu halten), indem ein Schaltvorgang ausgeführt wird,
um die Leistung des Motor-Generators 5 zu reduzieren.
Andererseits wird die Restkapazität der Batterie 7 direkt
erfaßt, um den Energieerzeugungs- und den Antriebszustand des
Motor-Generators 5 auszugleichen.
Nachstehend werden einzelne Steuerungsbeispiele der
Steuerungseinheit für die vorstehend erwähnte Fahrzeugan
triebseinheit unter Bezug auf Ablaufdiagramme beschrieben.
Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm (eines Hauptprogramms)
einer bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steue
rungssystems vorgesehenen Fahrzeugsteuerung.
Zunächst wird (bei Schritt S1) gemäß einer Information
vom Schaltpositionssensor 16 geprüft, ob der ausgewählte Be
reich ein Vorwärtsfahrbereich (D, 2 oder L) ist oder nicht.
Wenn die Antwort bei Schritt S1 JA lautet, wird (bei
Schritt S2) gemäß einer Information vom Beschleunigungssensor
12 geprüft, ob das Beschleunigungspedal betätigt ist oder
nicht.
Wenn die Antwort bei Schritt S2 JA lautet, d. h., wenn ge
mäß der Information vom Beschleunigungssensor 12 festgestellt
wird, daß das Beschleunigungspedal betätigt ist, tritt das
Programm (bei Schritt S3) in eine Unterroutine für die Fahrt
steuerung ein.
Wenn die Antwort bei Schritt S2 NEIN lautet, d. h., wenn
das Beschleunigungspedal nicht betätigt ist, wird (bei Schritt
S4) gemäß der Information vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
14 festgestellt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs größer ist
als ein vorgegebener Wert Vss (oder im wesentlichen null be
trägt).
Wenn die Antwort bei Schritt S4 JA lautet, wird (bei
Schritt S5) gemäß der Information vom Bremsensensor 13 festge
stellt, ob das Bremspedal betätigt ist oder nicht.
Wenn die Antwort bei Schritt S4 NEIN lautet, wird das
Programm beendet.
Wenn die Antwort bei Schritt S5 JA lautet, d. h., wenn das
Bremspedal betätigt ist, tritt das Programm (bei Schritt S6)
in die Unterroutine zum Steuern der Rückgewinnungsbremse gemäß
dem Grad der Bremsenbetätigung ein.
Wenn die Antwort bei Schritt S5 NEIN lautet, d. h., wenn
das Bremspedal nicht betätigt ist, tritt das Programm (bei
Schritt S7) in die Unterroutine zum Steuern der Rückgewin
nungsbremse gemäß der Fahrzeugmotorbremsfunktion ein.
Wenn die Antwort bei Schritt S1 NEIN lautet, d. h., wenn
der Bereich nicht der Vorwärtsfahrbereich ist, tritt das Pro
gramm (bei Schritt S8) in die Unterroutine für den Rückwärts
fahrbereich ein.
Nachstehend wird die bei der Ausführungsform eines erfin
dungsgemäßen Steuerungssystems vorgesehene Fahrtsteuerung be
schrieben.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Unterroutine für
eine bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steue
rungssystems vorgesehene Fahrtsteuerung.
Zunächst werden (bei Schritt S11) der Drosselklappenöff
nungsgrad Acc und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs vom Beschleu
nigungssensor 12 bzw. vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14
gelesen.
Anschließend wird (bei Schritt S12) gemäß einem vorgegebe
nen Fahrtschema (Fig. 13) unter Bezug auf den Drosselklappen
öffnungsgrad Acc und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs der Fahrt
modus festgelegt. Dieses Fahrtschema ist bezüglich einer Kurve
für einen Beschleunigungsschaltvorgang (wie durch eine durch
gezogene Linie dargestellt) und einer Kurve für einen Verzöge
rungsschaltvorgang (wie durch eine einfach gestrichelte Linie
dargestellt) vorgegeben, so daß die einzelnen Modi für einen
Beschleunigungs- und einen Verzögerungsvorgang bei verschiede
nen Punkten geschaltet werden können. Jeder Modus wird (in der
Schalttabelle) bezüglich später beschriebenen Schaltpunkten
des Getriebes eingestellt.
Der Motorbetrieb wird (bei Schritt S13) eingestellt, in
dem die Eingangskupplung (Ci) 24 auf den Zustand AUS einge
stellt bzw. ausgerückt wird, die direkte Kupplung (Cd) 25 auf
den Zustand EIN eingestellt bzw. eingerückt wird und die Rück
wärtsbremse Br auf den Zustand AUS eingestellt bzw. gelöst
wird.
Bei Schritt S14 erfolgt der Einsprung in die Motorbe
triebsteuerung.
Bei Schritt S15 wird der Leistungs- oder Lastverteilungs
betrieb eingestellt. Hierbei wird die Eingangskupplung (Ci) 24
auf den Zustand EIN eingestellt bzw. eingerückt, die direkte
Kupplung (Cd) 25 auf den Zustand AUS eingestellt bzw. ausge
rückt und die Rückwärtsbremse Br auf den Zustand AUS einge
stellt bzw. gelöst.
Bei Schritt S16 erfolgt der Einsprung in die Leistungs- oder
Lastverteilungssteuerung.
Der parallele Hybrid (PH) -betrieb wird eingestellt.
Hierbei wird (bei Schritt S17) die Eingangskupplung (Ci) 24
auf den Zustand EIN eingestellt bzw. eingerückt, die direkte
Kupplung (Cd) 25 auf den Zustand EIN eingestellt bzw. einge
rückt und die Rückwärtsbremse Br auf den Zustand AUS einge
stellt bzw. gelöst. Im parallelen Hybridbetrieb ist der
Lastverteilungsabschnitt direkt verbunden, so daß der Fahr
zeugmotor 1 und der Motor-Generator 5 gemeinsam verwendet wer
den.
Bei Schritt S18 erfolgt der Einsprung in die parallele
Hybrid (PH) -betriebsteuerung.
Der Fahrzeugmotorbetrieb wird (bei Schritt S19) einge
stellt, indem die Eingangskupplung (Ci) 24 auf den Zustand EIN
eingestellt bzw. eingerückt wird, die direkte Kupplung (Cd) 25
auf den Zustand EIN eingestellt bzw. eingerückt wird und die
Rückwärtsbremse Br auf den Zustand AUS eingestellt bzw. gelöst
wird.
Bei Schritt S20 erfolgt der Einsprung in die Fahrzeugmo
torbetriebssteuerung.
Nachstehend wird der bei der Ausführungsform des vorlie
genden Steuerungssystems vorgesehene Leistungs- oder Lastver
teilungsbetrieb (oder die Steuerung durch das Schaltschema)
beschrieben.
Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Unterroutine für
eine bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steue
rungssystems vorgesehene, gemäß einem Schaltschema ausgeführten
Steuerung.
Zunächst werden (bei Schritt S21) der Drosselklappenöff
nungsgrad Acc vom Beschleunigungssensor 12 und die Fahrzeugge
schwindigkeit Vs vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14 gele
sen.
Anschließend wird (bei Schritt S22) die Ausgangsdrehzahl
NOUT des Automatik-Getriebes 4 gemäß der Fahrzeuggeschwindig
keit Vs und einem Reduktionskoeffizienten K berechnet.
Daraufhin wird (bei Schritt S23) die Gangstufe (bzw. das
Übersetzungsverhältnis) ITM gemäß dem Drosselklappenöffnungs
grad Acc und der Ausgangsdrehzahl NOUT, die bei den Schritten
S21 und S22 bestimmt wurden, unter Bezug auf die Schalttabelle
bestimmt, die im im Fahrtbetriebsschema von Fig. 13 darge
stellten Bereich des parallelen Hybridbetriebs so voreinge
stellt ist, daß die Leistung des Motor-Generators reduziert
wird.
Anschließend wird (bei Schritt S24) die Eingangsdrehzahl
NC des Automatik-Getriebes 4 gemäß dem bei Schritt S23 bestimm
ten Übersetzungsverhältnis ITM und der Ausgangsdrehzahl NOUT be
stimmt.
Daraufhin werden (bei Schritt S25) das Ausgangsdrehmoment
TE des Fahrzeugmotors 1 und die Fahrzeugmotordrehzahl NE gemäß
dem Drosselklappenöffnungsgrad Acc aus der vorgegebenen Fahr
zeugmotortabelle bestimmt. D.h., der Soll-Arbeitspunkt des
Fahrzeugmotors 1 wird gemäß dem Drosselklappenöffnungsgrad und
der Fahrzeugmotortabelle bestimmt.
Daraufhin werden das Eingangsdrehmoment TC des Automatik-
Getriebes 4 und das Drehmoment TM des Motor-Generators (M/G) 4
aus dem Ausgangsdrehmoment TE des Fahrzeugmotors berechnet. An
schließend wird (bei Schritt S26) das Ausgangsdrehmoment TOUT
aus dem bestimmten Eingangsdrehmoment TC und dem Übersetzungs
verhältnis ITM des Automatik-Getriebes 4 berechnet.
Daraufhin wird die Motordrehzahl NM aus der Eingangsdreh
zahl NC des Automatik-Getriebes 4 und der Fahrzeugmotordrehzahl
NE berechnet, die bei den Schritten S24 und S25 bestimmt wur
den. Dann wird (bei Schritt S27) die Leistung PM des Motors aus
dem Motordrehmoment TM und der Motordrehzahl NM bestimmt. D.h.,
es werden das Motordrehmoment TM. Die Motordrehzahl NM und die
Motorleistung PM berechnet, die durch den Motor ausgegeben wer
den sollen.
Daraufhin wird (bei Schritt S28) festgestellt, ob die bei
Schritt S27 bestimmte Motorleistung PM geringer ist als die ma
ximale Leistung PMMAX des Motors oder nicht, d. h., ob die Motor
leistung geringer ist als das Motor-Generator-
Leistungsvermögen.
Daraufhin werden, wenn die Antwort bei Schritt S28 JA
lautet, (bei Schritt S29) der Fahrzeugmotor 1, der Motor-
Generator 5 und das Automatik-Getriebe 4 gesteuert, um das
Drehmoment, die Drehzahl und die Gangstufe aus zugeben, die bei
den Schritten S23 bis S27 bestimmt wurden. D.h., der Fahrzeug
motor (E/G) 1, der Motor-Generator (M/G) 5 und das Automatik-
Getriebe (T/M) 4 werden gesteuert, um den vorstehend bestimm
ten Arbeitspunkt einzustellen.
Wenn die Antwort bei Schritt S28 NEIN lautet, wird die
Leistung des Fahrzeugmotors 1 (bei Schritt S30) neu einge
stellt, um die Leistung PM auf einen Wert einzustellen, der ge
ringer ist als PMMAX. D.h., es wird ein weiterer Rechenvorgang
ausgeführt, wobei der Soll-Arbeitspunkt des Fahrzeugmotors 1
vermindert wird.
Diese Steuerung wird nachstehend unter Bezug auf das in
Fig. 9 dargestellte Ablaufdiagramm einer Unterroutine für eine
bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungssy
stems vorgesehenen Steuerung zum Einstellen der Fahrzeugmotor
leistung beschrieben.
Zunächst wird die Fahrzeugmotordrehzahl NE (bei Schritt
S31) um einen vorgegebenen Wert A (z. B. 200 Umdrehungen je Mi
nute) vermindert.
Bei Schritt S32 wird das dem Drosselklappenöffnungsgrad
Acc und der Fahrzeugmotordrehzahl NE entsprechende Fahrzeugmo
torausgangsdrehmoment TE aus einer vorgegebenen Fahrzeugmotor
tabelle bestimmt.
Wie bei Schritt S26 werden (bei Schritt S33) das Ein
gangsdrehmoment TC des Automatik-Getriebes 4, das Ausgangs
drehmoment TOUT des Automatik-Getriebes 4 und das Motordrehmo
ment TM berechnet.
Daraufhin wird wie bei Schritt S27 (bei Schritt S34) die
Motordrehzahl NM bestimmt.
Anschließend wird wie bei Schritt S27 (bei Schritt S35)
die Leistung PM des Motors bestimmt. D.h., das Motordrehmoment
TM, die Motordrehzahl NM und die Motorleistung PM, die durch
den Motor ausgegeben werden, werden bei den Schritten S33 bis
S35 erneut berechnet.
Bei Schritt S36 wird geprüft, ob die bei Schritt S35 be
stimmte Motorleistung PM geringer ist als der Maximalwert PMMAX
oder nicht. Die Routine springt zurück, wenn die Antwort bei
Schritt S36 JA lautet, kehrt jedoch zu Schritt S31 zurück,
wenn die Antwort NEIN lautet, um die Fahrzeugmotordrehzahl NE
erneut zu vermindern.
Nachstehend wird die Unterroutine (zur Rechensteuerung)
für einen bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Steuerungssystems vorgesehenen Leistungs- oder Lastvertei
lungsbetrieb beschrieben.
Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm (Teil 1) der Unterrouti
ne (zur Rechensteuerung) für einen bei der Ausführungsform ei
nes erfindungsgemäßen Steuerungssystems vorgesehenen Lei
stungs- oder Lastverteilungsbetrieb, und Fig. 11 zeigt ein Ab
laufdiagramm (Teil 2) der Unterroutine (zur Berechnungssteue
rung) für den Lastverteilungsbetrieb.
Zunächst werden (bei Schritt S41) der Drosselklappenöff
nungsgrad Acc vom Beschleunigungssensor 12 und die Fahrzeugge
schwindigkeit Vs vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14 gele
sen.
Dann wird (bei Schritt S42) die Ausgangsdrehzahl NOUT des
Automatik-Getriebes 4 aus der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs und
dem Reduktionskoeffizienten K berechnet.
Daraufhin wird (bei Schritt S43) durch die elektronische
Steuerung 10 für das Getriebe eine aktuelle Gangstufe (bzw.
ein aktuelles Übersetzungsverhältnis ITM) bestimmt.
Daraufhin wird die Änderung Δ Acc des Drosselklappenöff
nungsgrades oder dessen Änderungsgeschwindigkeit Δ Acc/TJ (TJ:
Zeitdauer für die Entscheidung) (bei Schritt S44) berechnet.
Anschließend wird (bei Schritt S45) festgestellt, ob die
Änderung Δ Acc des Drosselklappenöffnungsgrades größer ist als
ein vorgegebener Wert Δ Accs1 einer positiven Änderung oder
nicht.
Wenn die Antwort bei Schritt S45 NEIN lautet, wird (bei
Schritt S46) festgestellt, ob die Änderung Δ Acc des Drossel
klappenöffnungsgrades kleiner ist als ein vorgegebener Wert
-Δ Accs2 einer negativen Änderung oder nicht.
Wenn die Antwort bei Schritt S46 NEIN lautet, ist sowohl
die positive als auch die negative Änderung des Drosselklap
penöffnungsgrades gering, so daß die normale Gangstufe festge
legt wird. Die Eingangsdrehzahlen NC des Automatik-Getriebes
bei der aktuellen Gangstufe (oder dem Übersetzungsverhältnis
ITM), bei der nächsthöheren Gangstufe (ITM + 1) und bei der
nächstniedrigeren Gangstufe (ITM - 1) werden (bei Schritt S47)
wie bei Schritt S24 bestimmt.
Im Fall eines Automatik-Getriebes 4 mit vier Gängen wird
beispielsweise die nächsthöhere Gangstufe (ITM + 1 = 5) nicht
berechnet, wenn die aktuelle Gangstufe die vierte Gangstufe
ist. Außerdem wird die nächstniedrigere Gangstufe (ITM - 1 = 0)
nicht berechnet, wenn die aktuelle Gangstufe der erste Gang
ist.
Wie bei Schritt S25 werden bei Schritt (S48) aus der
Fahrzeugmotortabelle das Fahrzeugmotordrehmoment TE und die
Fahrzeugmotordrehzahl NE die dem Drosselklappenöffnungsgrad
Acc entsprechen, bestimmt.
Daraufhin werden wie bei Schritt S26 (bei Schritt S49)
das Eingangsdrehmoment TC des Automatik-Getriebes 4, das Aus
gangsdrehmoment TOUT (für die einzelnen drei Gangstufen) des
Automatik-Getriebes 4 und das Motordrehmoment TM berechnet.
Anschließend werden (bei Schritt S50) wie bei Schritt S27
die Motordrehzahlen NM (für die einzelnen drei Gangstufen) be
stimmt.
Dann werden (bei Schritt S51) wie bei Schritt S27 die Mo
torleistungswerte PM (für die einzelnen drei Gangstufen) be
stimmt.
Der Leistungswert PMM mit dem kleinsten Absolutwert wird
(bei Schritt S52) aus den drei bei Schritt S51 bestimmten Mo
torleistungswerten PM ausgewählt.
Wenn die Antwort bei Schritt S46 JA lautet, wird festge
stellt, daß das Beschleunigungspedal nicht betätigt ist, und
es wird (bei Schritt S53) ein Schaltvorgang zum Hochschalten
bzw. ein "Off-Up"-Schaltvorgang ausgeführt.
Wenn die Antwort bei Schritt S45 JA lautet, wird festge
stellt, daß das Beschleunigungspedal vollständig betätigt ist,
und es wird ein Schaltvorgang zum Herunterschalten ausgeführt,
um das Ausgangsdrehmoment zu erhöhen. D.h., es wird (bei
Schritt S54) ein sogenannter "Kick-Down"-Schaltvorgang ausge
führt.
Die Eingangsdrehzahl NC(J) des Automatik-Getriebes 4 bei
der Gangstufe J, die bei den Schritten S53 und S54 eingestellt
wird, wird (bei Schritt S55) berechnet.
Wie bei Schritt S25 werden (bei Schritt S56) das Fahr
zeugmotorausgangsdrehmoment TE und die Fahrzeugmotordrehzahl
NE, die dem Drosselklappenöffnungsgrad entsprechen, gemäß der
Fahrzeugmotortabelle bestimmt.
Wie bei Schritt S26 werden (bei Schritt S57) das Ein
gangsdrehmoment TC des Automatik-Getriebes 4, das Ausgangs
drehmoment TOUT des Automatik-Getriebes 4 und das Motordrehmo
ment TM berechnet.
Daraufhin wird (bei Schritt S58) wie bei Schritt S27 die
Motordrehzahl NM berechnet.
Anschließend wird (bei Schritt S59) wie bei Schritt S27
die Motorleistung PMM berechnet.
Dann wird (bei Schritt S60) wie bei Schritt S28 geprüft,
ob die Motorleistung PMM, die bei den Schritten S52 und S59 be
stimmt wurde, kleiner ist als die maximale Leistung PMMAX.
Wenn die Antwort bei Schritt S60 NEIN lautet, erfolgt wie
bei Schritt S30 (bei Schritt S61) ein Einsprung in die Unter
routine zum Einstellen der Leistung des Fahrzeugmotors 1.
Wenn die Antwort bei Schritt S60 JA lautet, wird (bei
Schritt S62) die Gangstufe ITM des Automatik-Getriebes 4 (bei
Schritt S62) auf diejenige der bei den Schritten S52 und S59
bestimmten Leistung PMM eingestellt.
Dann werden wie bei Schritt S29 (bei Schritt S63) der
Fahrzeugmotor 1, der Motor-Generator 5 und das Automatik-
Getriebe 4 gesteuert.
Obwohl durch die bisherige Beschreibung nur die Steuerung
unter Bezug auf eine Änderung Δ Acc des Drosselklappenöff
nungsgrades erläutert wurde, kann eine ähnliche Beschreibung
auch bezüglich einer Änderungsgeschwindigkeit Δ Acc/TJ des
Drosselklappenöffnungsgrades angewendet werden.
Nachstehend wird die bei der Ausführungsform eines erfin
dungsgemäßen Steuerungssystems vorgesehene Korrektursteuerung
gemäß der Batterierestkapazität SOC beschrieben.
Fig. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm für eine bei der Ausfüh
rungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems vorgesehe
ne Korrektursteuerung gemäß der Batterierestkapazität SOC.
Zunächst wird (bei Schritt S71) ein Steuerungs-Sollwert
bestimmt. Diese Verarbeitung wird gemäß den vorstehend be
schriebenen Schritten S41 bis S62 ausgeführt.
Dann wird die Batterierestkapazität SOC geprüft. D.h.,
die Batterierestkapazität wird (bei Schritt S72) in drei Zu
stände aufgeteilt: einen Zustand, bei dem die Batterierestka
pazität geringer ist als ein vorgegebener unterer Grenzwert
SOC1 (z. B. SOC1 = 60%), einen Zustand, bei dem die Batterie
restkapazität zwischen dem unteren Grenzwert SOC1 und einem
oberen Grenzwert SOC2 liegt (z. B. SOC2 = 85%) und einen Zu
stand, bei dem die Batterierestkapazität größer ist als der
obere Grenzwert SOC2.
Wenn die Batterierestkapazität SOC geringer ist als der
untere Grenzwert, wird daher (bei Schritt S73) geprüft, ob die
Änderung Δ Acc des Drosselklappenöffnungsgrades größer ist als
der vorgegebene Wert Δ Accs1 der positiven Änderung.
Wenn die Antwort bei Schritt S73 NEIN lautet, wird (bei
Schritt S74) ein Schaltvorgang zum Hochschalten ausgeführt (ITM
= ITM + 1).
Wenn bei Schritt S72 die Batterierestkapazität größer ist
als der obere Grenzwert SOC2, wird (bei Schritt S75) ein
Schaltvorgang zum Herunterschalten ausgeführt (ITM = ITM - 1).
Wenn die Batterierestkapazität SOC bei Schritt S73 zwi
schen dem unteren Grenzwert SOC1 und dem oberen Grenzwert SOC
2 liegt, und die Antwort bei Schritt S73 JA lautet und bei
Schritt S75 ein Schaltvorgang zum Herunterschalten ausgeführt
wird, werden (bei Schritt S76) der Fahrzeugmotor 1, der Motor-
Generator 5 und das Automatik-Getriebe 4 wie bei den Schritten
S29 und S63 gesteuert.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem für eine
Fahrzeugantriebseinheit wird der Fahrzeugmotor 1 gemäß dem
Drosselklappenöffnungsgrad auf der besten Fahrtstreckenkurve
betrieben, so daß die zurücklegbare Fahrtstrecke erhöht werden
kann. Wenn das Planetengetriebe auf den Lastverteilungszustand
eingestellt wird, wird veranlaßt, daß der Motor-Generator 5
elektrische Energie erzeugt, so daß die kinetische Energie des
zweiten Rotationselements 22 des Planetengetriebes als elek
trische Energie gespeichert werden kann, um die Zusatzgeräte
anzutreiben und den Fahrzeugmotor 1 wirksam zu unterstützen.
Wenn der dem Soll-Ausgangswert des Fahrzeugmotors 1 entspre
chende Ausgangswert des Motor-Generators 5 den Ausgabebereich
des Motor-Generators 5 überschreitet, wird der Soll-
Ausgangswert des Fahrzeugmotors 1 so geändert, daß der dem
Sollwert entsprechende Ausgangswert des Motor-Generators 5 in
nerhalb des Ausgabebereichs liegt, und der Ausgangswert des
Motor-Generators 5 wird so geändert, daß der Fahrzeugmotor 1
bei dem geänderten Soll-Ausgangswert betrieben werden kann.
Daher muß dem Motor-Generator 5 lediglich die erforderliche
minimale Energie bzw. Kapazität zugeführt werden. Weil außer
dem der Ausgangswert des Fahrzeugmotors 1 bei einer Änderung
der Leistung des Motor-Generators 5 geändert wird, ist kein
zusätzlicher Drosselklappensteuerungsmechanismus, wie bei
spielsweise ein Hilfsdrosselklappenmechanismus, erforderlich.
Dadurch kann der Aufbau der Antriebseinheit reduziert und ver
einfacht werden.
Gemäß dem Steuerungssystem wird der Soll-Ausgangswert des
Fahrzeugmotors 1 so geändert, daß der dem Soll-Ausgangswert
entsprechende Ausgangswert des Motor-Generators 5 auf der maxi
malen Ausgabekurve liegen kann. Dadurch kann der Soll-
Ausgangswert des Fahrzeugmotors 1 so eingestellt werden, daß
er nahe an der besten Fahrtstreckenkurve liegt, um den Kraft
stoffverbrauch zu minimieren. Außerdem kann die Verminderung
des Ausgangsdrehmoments des Fahrzeugmotors 1 durch die Ände
rung des Soll-Ausgangswertes des Fahrzeugmotors 1 minimiert
werden (d. h., eine Änderung kann auf einen Punkt auf der Aus
gabekurve vorgenommen werden, der sehr nahe an der besten
Fahrtstreckenkurve liegt, auch wenn er im Ausgabebereich des
Motor-Generators 5 liegt).
Im erfindungsgemäßen Steuerungssystem gibt der Motor-
Generator 5 ein Reaktionsdrehmoment bezüglich des Ausgangs
drehmoments des Fahrzeugmotors 1 aus und ändert die Drehzahl
gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit. Beim Start bei einer Fahr
zeuggeschwindigkeit von Null dreht sich das mit dem Motor-
Generator 5 verbundene zweite Rotationselement 22 rückwärts,
so daß die Drehzahl auf Null vermindert wird, indem die kine
tische Energie durch die Energieerzeugung zurückgewonnen wird.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, wirkt, um die Dreh
zahl zu vermindern, der Motor-Generator 5 dann als Motor, um
das zweite Rotationselement 22 in Vorwärtsrichtung anzutrei
ben.
Wenn die kinetische Energie durch den Motor-Generator 5
in elektrische Energie umgewandelt wird und umgekehrt, kann
die zurückgewonnene kinetische Energie aufgrund des Wirkungs
grads des Motor-Generators 5 jedoch nicht zu 100% in elektri
sche Energie umgewandelt werden. D.h., auch wenn viel Energie
zurückgewonnen wird, geht diese teilweise verloren, während
sie umgewandelt wird.
Durch Reduzieren der Leistung des Motor-Generators 5 kann
daher der aufgrund des Wirkungsgrades erhaltene Energieverlust
minimiert werden. Durch Reduzieren der Betriebs- oder Arbeits
last des Motor-Generators 5 kann darüber hinaus das Antriebs
gleichgewicht zwischen dem Fahrzeugmotor 1 und dem Motor-
Generator 5 gehalten werden, um die Kapazitäts- oder La
dungsänderung der Batterie 7 zu unterdrücken und dadurch die
zurücklegbare Fahrtstrecke zu erhöhen.
Wenn das Automatik-Getriebe hochgeschaltet wird, sinkt
die Eingangsdrehzahl des Automatik-Getriebes 4 unter die Dreh
zahl des Motor-Generators 5 ab. Wenn das Getriebe herunterge
schaltet wird, nimmt andererseits die Eingangsdrehzahl zu, wo
durch die Drehzahl des Motor-Generators 5 zunimmt. Für ein
konstantes Ausgangsdrehmoment des Motor-Generators 5 kann die
Leistung des Motor-Generators 5 durch Schalten des Automatik-
Getriebes 4 geändert werden. Erfindungsgemäß wird daher der
Gang durch die Schaltsteuerungseinrichtung 10 so geändert,
daß die Leistung des Motor-Generators vermindert wird. Dadurch
kann der durch den Wirkungsgrad des Motor-Generators 5 erhal
tene Energieverlust vermindert werden, wodurch die zurückleg
bare Fahrtstrecke erhöht wird.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem wird der
Schaltvorgang auf der Basis der vorgegebenen Schalttabelle so
ausgeführt, daß die Leistung des Motor-Generators 5 vermindert
wird, so daß die Steuerung vereinfacht werden kann.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem werden die
Ausgangswerte des Motor-Generators 5 bei den einzelnen Gang
stufen durch die Recheneinrichtung bestimmt, und werden die
Gangstufen zum Minimieren der Leistungswerte durch die Aus
wahleinrichtung ausgewählt. Dadurch kann die Leistung des Mo
tor-Generators zuverlässig reduziert werden.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem wird für ei
ne große Änderung des Drosselklappenöffnungsgrades ein Schalt
vorgang zum Herunterschalten (bzw. ein Kick-Down-Schaltvor
gang) ausgeführt, wenn der Drosselklappenöffnungsgrad sich in
die positive Richtung ändert, so daß eine durch den Fahrer an
geforderte Beschleunigung erzeugt bzw. ausgegeben werden kann.
Wenn der Drosselklappenöffnungsgrad sich dagegen in die nega
tive Richtung ändert, wird ein Schaltvorgang zum Hochschalten
(bzw. ein Off-Up-Schaltvorgang) ausgeführt. Dadurch kann eine
vom Fahrer beabsichtigte Beschleunigung eingestellt werden.
Wenn gemäß dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem die er
faßte Restkapazität der Batterie 7 innerhalb eines geeigneten
Bereichs liegt (d. h. zwischen 60 und 85%), kann festgestellt
werden, daß zwischen der Leistung des Fahrzeugmotors und der
Leistung des Motor-Generators ein sehr gutes Gleichgewicht
vorliegt, d. h., daß der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors
minimiert ist und durch den Antrieb des Motor-Generators keine
übermäßige elektrische Energie verbraucht wird. Daher kann die
zurücklegbare Fahrtstrecke erhöht werden, indem der Schaltvor
gang derart ausgeführt wird, daß die Restkapazität der Batte
rie innerhalb des geeigneten Bereichs liegt.
Claims (7)
1. Steuerungssystem für Fahrzeugantriebseinheit mit:
einem Motor (1);
einem als Motor und als Generator wirkenden Motor- Generator (5);
einem Planetengetriebe mit mindestens drei Rota tionselementen (21-23), wobei das erste Rotationsele ment (21) mit der Ausgangswelle (3) des Fahrzeugmotors (1) verbunden ist, das zweite Rotationselement (22), das als Reaktionselement bezüglich des ersten Rotationsele ments (21) dient, mit dem Motor-Generator (5) verbunden ist und das dritte Rotationselement (23) mit einem Aus gangselement (26) zum Übertragen einer Antriebsleistung auf Räder verbunden ist;
einer Batterie (7) zum Speichern elektrischer Ener gie, die durch den Motor-Generator (5) erzeugt wird, und zum Zuführen von elektrischer Energie zum Antreiben des Motor-Generators (5);
einer Fahrzeugmotorsteuerungseinrichtung (8), durch die veranlaßt wird, daß der Fahrzeugmotor (1) einen Soll- Ausgangswert auf der besten Fahrtstreckenkurve ausgibt; und
einer Motor-Generator-Steuerungseinrichtung (10) zum Steuern des Motor-Generators (5);
wobei durch die Motor-Generator-Steuerungseinrich tung (10) veranlaßt wird, daß der Motor- Generator (5), wenn der dem Soll-Ausgangswert des Fahrzeugmotors (1) entsprechende Ausgangswert des Motor-Generators (5) in nerhalb eines Ausgabebereichs des Motor-Generators (5) liegt, ein dem Drehmoment des Fahrzeugmotors (1) entspre chendes Reaktionsdrehmoment aus gibt und der Soll-Ausgangswert des Fahrzeugmotors (1) geändert wird, wenn der Ausgangs wert des Motor-Generators (5) außerhalb des Ausgabebe reichs des Motor-Generators (5) liegt, so daß der Aus gangswert des Motor-Generators (5) innerhalb des Ausgabe bereichs des Motor-Generators liegen kann und die Lei stung des Motor-Generators gemäß dem geänderten Soll- Ausgangswert geändert wird.
einem Motor (1);
einem als Motor und als Generator wirkenden Motor- Generator (5);
einem Planetengetriebe mit mindestens drei Rota tionselementen (21-23), wobei das erste Rotationsele ment (21) mit der Ausgangswelle (3) des Fahrzeugmotors (1) verbunden ist, das zweite Rotationselement (22), das als Reaktionselement bezüglich des ersten Rotationsele ments (21) dient, mit dem Motor-Generator (5) verbunden ist und das dritte Rotationselement (23) mit einem Aus gangselement (26) zum Übertragen einer Antriebsleistung auf Räder verbunden ist;
einer Batterie (7) zum Speichern elektrischer Ener gie, die durch den Motor-Generator (5) erzeugt wird, und zum Zuführen von elektrischer Energie zum Antreiben des Motor-Generators (5);
einer Fahrzeugmotorsteuerungseinrichtung (8), durch die veranlaßt wird, daß der Fahrzeugmotor (1) einen Soll- Ausgangswert auf der besten Fahrtstreckenkurve ausgibt; und
einer Motor-Generator-Steuerungseinrichtung (10) zum Steuern des Motor-Generators (5);
wobei durch die Motor-Generator-Steuerungseinrich tung (10) veranlaßt wird, daß der Motor- Generator (5), wenn der dem Soll-Ausgangswert des Fahrzeugmotors (1) entsprechende Ausgangswert des Motor-Generators (5) in nerhalb eines Ausgabebereichs des Motor-Generators (5) liegt, ein dem Drehmoment des Fahrzeugmotors (1) entspre chendes Reaktionsdrehmoment aus gibt und der Soll-Ausgangswert des Fahrzeugmotors (1) geändert wird, wenn der Ausgangs wert des Motor-Generators (5) außerhalb des Ausgabebe reichs des Motor-Generators (5) liegt, so daß der Aus gangswert des Motor-Generators (5) innerhalb des Ausgabe bereichs des Motor-Generators liegen kann und die Lei stung des Motor-Generators gemäß dem geänderten Soll- Ausgangswert geändert wird.
2. System nach Anspruch 1,
wobei die Motor-Generator-Steuerungseinrichtung den
Soll-Ausgangswert des Fahrzeugmotors (1) ändert, wenn der
Ausgangswert des Motor-Generators (5) außerhalb des Aus
gabebereichs des Motor-Generators liegt, so daß der Aus
gangswert des Motor-Generators auf der maximalen Aus
gangskurve des Motor-Generators liegen kann und die Lei
stung des Motor-Generators gemäß dem geänderten Soll-
Ausgangswert geändert wird.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit:
einem mit dem Ausgangselement verbundenen Automatik- Getriebe (4) zum Einstellen mehrere Gangstufen; und
einer Schaltsteuerungseinrichtung (10) zum Schalten des Automatik-Getriebes auf eine Gangstufe, bei der die Leistung des Motor-Generators geringer ist als diejenige der aktuellen Gangstufe.
einem mit dem Ausgangselement verbundenen Automatik- Getriebe (4) zum Einstellen mehrere Gangstufen; und
einer Schaltsteuerungseinrichtung (10) zum Schalten des Automatik-Getriebes auf eine Gangstufe, bei der die Leistung des Motor-Generators geringer ist als diejenige der aktuellen Gangstufe.
4. System nach Anspruch 3, ferner mit:
einem Beschleunigungssensor (12) zum Erfassen eines Drosselklappenöffnungsgrades;
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (14) zum Erfas sen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
wobei die Schaltsteuerungseinrichtung (10) eine Schalttabelle zum Einstellen mehrerer Gangstufen gemäß dem Drosselklappenöffnungsgrad und der Fahrzeuggeschwin digkeit aufweist, die vom Beschleunigungssensor (12) und vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (14) erhalten werden.
einem Beschleunigungssensor (12) zum Erfassen eines Drosselklappenöffnungsgrades;
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (14) zum Erfas sen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
wobei die Schaltsteuerungseinrichtung (10) eine Schalttabelle zum Einstellen mehrerer Gangstufen gemäß dem Drosselklappenöffnungsgrad und der Fahrzeuggeschwin digkeit aufweist, die vom Beschleunigungssensor (12) und vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (14) erhalten werden.
5. System nach Anspruch 3 oder 4,
wobei die Schaltsteuerungseinrichtung (10) aufweist:
eine Recheneinrichtung zum individuellen Berechnen der Leistungswerte des Motor-Generators (5) bei den meh reren Gangstufen; und
eine Auswahleinrichtung zum Auswählen der Gangstufe, bei der die Leistung des Motor-Generators (5) minimal ist, gemäß dem durch die Recheneinrichtung erhaltenen Er gebnis.
eine Recheneinrichtung zum individuellen Berechnen der Leistungswerte des Motor-Generators (5) bei den meh reren Gangstufen; und
eine Auswahleinrichtung zum Auswählen der Gangstufe, bei der die Leistung des Motor-Generators (5) minimal ist, gemäß dem durch die Recheneinrichtung erhaltenen Er gebnis.
6. System nach Anspruch 3, 4 oder 5 ferner mit:
einem Beschleunigungssensor (12) zum Erfassen eines Drosselklappenöffnungsgrades,
wobei die Schaltsteuerungseinrichtung (10) aufweist: eine Einrichtung zum Ausführen eines angeforderten Schaltvorgangs, durch die ein Schaltvorgang gemäß dem Grad der Änderung der Drosselklappenöffnung ausgeführt wird, wenn der Grad der Änderung des Drosselklappenöff nungsgrades einen vorgegebenen Wert überschreitet.
einem Beschleunigungssensor (12) zum Erfassen eines Drosselklappenöffnungsgrades,
wobei die Schaltsteuerungseinrichtung (10) aufweist: eine Einrichtung zum Ausführen eines angeforderten Schaltvorgangs, durch die ein Schaltvorgang gemäß dem Grad der Änderung der Drosselklappenöffnung ausgeführt wird, wenn der Grad der Änderung des Drosselklappenöff nungsgrades einen vorgegebenen Wert überschreitet.
7. System nach eine der Ansprüche 3 bis 6, ferner mit:
einer Batterierestkapazitäterfassungseinrichtung (17) zum Erfassen der Restkapazität der Batterie (7),
wobei die Schaltsteuerungseinrichtung (10) aufweist:
eine Schaltkorrektureinrichtung zum Ausführen eines Schaltvorgangs in Antwort auf das Ausgangssignal der Bat terierestkapazitäterfassungseinrichtung (17), so daß die Batterierestkapazität innerhalb eines geeigneten Bereichs fallen kann.
einer Batterierestkapazitäterfassungseinrichtung (17) zum Erfassen der Restkapazität der Batterie (7),
wobei die Schaltsteuerungseinrichtung (10) aufweist:
eine Schaltkorrektureinrichtung zum Ausführen eines Schaltvorgangs in Antwort auf das Ausgangssignal der Bat terierestkapazitäterfassungseinrichtung (17), so daß die Batterierestkapazität innerhalb eines geeigneten Bereichs fallen kann.
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